Новый физический фейерверк

Когда самолет летит достаточно низко и на земле видна его тень, вокруг нее можно заметить яркую полосу. Эта полоса может быть результатом обратного рассеяния света в направлении солнца капельками воды на растениях (тогда это венец) или капельками воды в воздухе. Однако яркую полосу можно увидеть даже в отсутствие капель воды, на сухой земле без всякой растительности. Кроме того, яркую полосу можно увидеть и вокруг тени другого самолета. Такая полоса, конечно, не может появиться из-за капелек воды. В этом случае яркие полосы — оптическая иллюзия. Когда темное пятно (например, тень самолета) соседствует с яркой областью, на границе между ними зрительный анализатор создает иллюзорные зоны, известные как зоны Маха.

Солнечный свет, достигший поверхности Луны, рассеивается практически во всех направлениях. Однако яркость света максимальна при обратном рассеянии в направлении Солнца. Возможна такая гипотеза. Пусть два разделенных небольшим расстоянием луча света проходят через лунный грунт по одной и той же траектории, но в противоположных направлениях, а затем, выйдя из него, — в направлении Солнца. Волны света, соответствующие этим лучам, почти совпадают по фазе (распространяются почти синхронно) и, интерферируя, усиливают друг друга и дают более яркий свет (рис. 6.15б). Так происходит во время полнолуния, когда мы входим в эту яркую полосу света, рассеянного обратно в направлении Солнца, и тогда Луна особенно яркая. В остальные дни мы воспринимаем свет, прошедший через лунный грунт и вышедшей из него, со случайными фазами. Такие световые волны не усиливают друг друга, и поэтому Луна не такая яркая.

Свет, рассеянный некоторыми мхами обратно в направлении Солнца, тоже может быть ярким, поскольку отраженные световые волны усиливают друг друга. Этот яркий, рассеянный мхом в обратном направлении свет можно заметить, если ваша тень падает на достаточно удаленную, покрытую мхом поверхность, но чаще его можно увидеть на аэрофотоснимках.

Газон после стрижки может выглядеть клетчатым из-за ориентации травинок после прохождения косилки. На некоторых участках травинки ориентированы так, что отражают свет в направлении наблюдателя, на других участках травинки ориентированы иначе, и поэтому мы видим только отбрасываемую ими тень.

Трава за забором может выглядеть зеленее, поскольку вы смотрите на нее под углом и не замечаете темную землю под ней. Земля будет видна, если смотреть на траву точно сверху вниз. В поговорке отражено отношение к жизни, но это уже не из области физики.

6.45. Колосящаяся нива

Иногда кажется, что колосящаяся нива или высокая трава волнуются: по полю, напоминая волны в океане, движутся яркие и темные пятна. Если подойти к полю совсем близко, увидеть подобное волновое движение не получится. С чем же оно связано?

ОТВЕТ • Волны, которые, как нам кажется, мы видим, связаны с порывами ветра, колеблющими колосья или траву. Если поверхности листьев растений повернуты к вам, они отражают свет в вашу сторону и место, где они растут, кажется ярче. Если же листья растений смотрят в другую сторону (стебли склоняются к нам или в противоположную сторону), интенсивность отраженного света меньше и такая область кажется темнее. Ветер то дует, то затихает, а вместе с ним появляются то более яркие, то более темные пятна. Чтобы увидеть пробегающие по полю волны, надо находиться далеко от растений, тогда детали происходящего будут незаметны.

6.46. Глория

Если встать на горе спиной к солнцу и посмотреть вниз на плотный туман, освещенный прямыми солнечными лучами, вокруг тени головы можно увидеть цветные кольца. Это так называемая глория. Ее еще называют антивенцом, или брокенским призраком.

Чаще всего глорию можно увидеть, когда летишь в самолете над плотными облаками. Она образуется вокруг точки, расположенной прямо напротив солнца. Если самолет летит не слишком далеко от облаков и вы видите его тень, центр глории находится в точке, соответствующей вашему местоположению в самолете. Часто глория имеет форму круга, но иногда может напоминать сильно вытянутый овал. Если расположенная напротив солнца точка оказывается то над облаками, то над землей, глория то исчезает, то появляется, а иногда вместо нее можно видеть венец — увеличение яркости, обусловленное рассеянием света земной поверхностью обратно в направлении солнца.

С чем связано появление глории? Какова последовательность цветов в ней? Как угловой размер глории зависит от размера капель, из которых состоит туман или тучи под вами?